高三化学浓度不同产物异-高中三年级化学试题练习、期中期末试卷、测验题、复习资料-高中化学试卷-试卷下载

高三化学浓度不同产物异

化学上有许多产物，跟反应物浓度关系密切。鉴于高考常据此设计难题，本篇总结了这些反应。

●难点磁场

请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。

30 g铜、银合金与80 mL 13.5 mol·L^－¹的HNO₃溶液反应。合金全部溶解，放出气体6.72 L(标准状况下)，反应后溶液的pH=0(设反应前后溶液体积不变)

(1)计算HNO₃被还原的物质的量；

(2)计算合金中银的质量分数。

●案例探究

[例题]38.4 mg铜跟适量浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4 mL(标准状况)，反应消耗HNO₃的物质的量可能是

A.1.00×10^－³mol　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B.1.60×10^－³mol

C.2.20×10^－³mol　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 D.2.40×10^－³mol

(忽视NO₂与N₂O₄的相互转化)

命题意图：考查学生对反应条件——浓度变化时产物种类变化的认识。属化学教学中要求具备的能力。

知识依托：Cu与浓、稀HNO₃的反应。

错解分析：忽视了Cu与稀HNO₃的反应，就会错选D；只运用Cu与稀HNO₃反应解题，就会错选B。

解题思路：随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐变小，产生的气体可能是纯净的NO₂，也可能是NO₂和NO的混合物。

n(Cu)=38.4 mg÷64.0 g·mol^－¹=0.600 mmol

n(g)=22.4 mL÷22.4 L·mol^－¹=1.00 mmol

这样，发生的反应可能是下列①一个，也可能是①②两个：

①Cu＋4HNO₃(浓)====Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O

②3Cu＋8HNO₃(稀)====3Cu(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O

于是，本题有以下多种解法。

方法1(极值法)：若产生的气体全部是NO₂，由化学方程式①得：

n(HNO₃)=4n(Cu)=0.600 mmol×4=2.40 mmol

n(NO₂)=2n(Cu)=0.600 mmol×2=1.20 mmol

V(NO₂)=1.20 mmol×22.4 L·mol^－¹=26.9 mL＞22.4 mL

可见，气体不全是NO₂。

若产生的气体全部是NO，由化学方程式②得：

n(HNO₃)=8/3n(Cu)=0.600 mmol×8/3=1.60 mmol

n(NO)=2/3n(Cu)=0.600 mmol×2/3=0.400 mmol

V(NO₂)=0.400 mmol×22.4 L·mol^－¹=8.96 mL＜22.4 mL

由于气体是NO₂和NO的混合物，8.96 mL＜V(g)＜26.9 mL，

所以1.60 mmol＜n(HNO₃)＜2.40 mmol，

观察备选项可知答案。

方法2(守恒法)：根据反应前后N原子守恒和Cu原子守恒得：

n(HNO₃)=n[Cu(NO₃)₂]×2＋n(NO₂)＋n(NO)　　　　　　(N原子守恒)

　　　=n(Cu)×2＋n(NO₂)＋n (NO)　　　　　　　　　　　　　　(Cu原子守恒)

　　　=0.600 mmol×2＋1.00 mmol

　　　　　　　=2.20 mmol

方法3(写总反应方程式法)：设生成NO₂的物质的量为x，则题设条件下的总反应为：

0.6Cu＋2.2HNO₃====0.6Cu(NO₃)₂＋xNO₂↑＋(1－x)NO↑＋1.1H₂O

先写出反应物和生成物以及Cu、NO₂和NO的化学计量数，再根据Cu原子守恒和N原子守恒得出Cu(NO₃)₂和HNO₃的化学计量数，H₂O的化学计量数可根据N原子守恒而得出(因与结果无关也可不算出)。

根据方程式及有效数字的运算规则，可知参加反应的HNO₃物质的量为2.20 mmol。

方法4(平均分子式法)：设HNO₃还原产物的平均分子式为NO_x，则：

n(Cu)∶n(NO_x)=0.600 mmol∶1.00 mmol=3∶5

Cu与HNO₃的总反应方程式为：

3Cu＋11HNO₃====3Cu(NO₃)₂＋5NO_x↑＋？H₂O

先写出反应物和生成物及Cu和NO_x的化学计量数3和5，再根据Cu原子守恒和N原子守恒分别得出Cu(NO₃)₂和HNO₃的化学计量数3和11，H₂O的化学计量数因与结果无关可不算出，则：

n(HNO₃)=11/3n(Cu)=0.600 mmol×11/3=2.20 mmol

答案：C

变式1：去掉备选项，将问题改为：求还原产物NO₂和NO的物质的量之比，其他同例题，试解之。

解题思路：在前面“方法4”的基础上得到下式：

3Cu＋11HNO₃====3Cu(NO₃)₂＋5NO_x＋5.5H₂O

根据O原子守恒得：

33=18＋5x＋5.5

x=1.9

即NO_x为NO_1.9。用十字交叉法：

V(NO₂)∶V(NO)=9∶1

答案：9∶1

变式2：若例题条件下Cu与HNO₃恰好完全反应，二者皆无剩余，欲求开始生成NO时HNO₃溶液的浓度，还缺少的条件是________(用必要的文字和字母b表示)，开始生成NO时HNO₃溶液的浓度为________(请写最后结果)。

解题思路：据变式1解题思路得：

V(NO₂)=1.00 mmol×=0.900 mmol

V(NO)=0.100 mmol

生成NO消耗HNO₃的物质的量可求：

8HNO₃(稀)~2NO↑

8　　　　　　　　2

n(HNO₃)　　　　0.100 mmol

n(HNO₃)=0.400 mmol

欲求0.400 mmol HNO₃的浓度，须知HNO₃(aq)的体积——b：

c(HNO₃)=

答案：开始生成NO时HNO₃(aq)的体积b 4.00×10^－⁴mol/b

●锦囊妙计

当化学反应进行时，反应物不断被消耗。随反应的进行，反应物浓度不断改变，①有的会造成产物的不同。如，过量Cu放入少量浓HNO₃中，开始生成的气体是NO₂，后来生成的气体是NO；很稀的HNO₃溶液与活泼金属反应还会有H₂生成(非信息题可不考虑)。再如，过量活泼金属(如Zn)与少量浓H₂SO₄的反应，开始时生成的气体是SO₂，后来生成的气体是H₂。②有的反应不再发生。如，过量Cu与少量浓H₂SO₄的反应，随反应的进行，浓H₂SO₄变成了稀H₂SO₄，Cu与稀H₂SO₄不再发生反应。再如，过量MnO₂与少量浓盐酸的反应，随反应的进行，浓盐酸变成稀盐酸，不再与MnO₂发生氧化还原反应。③有些本来不能发生的反应，后来能够进行。如稀H₂SO₄溅在衣服上，水分蒸发后，变成浓H₂SO₄，也就能使布料脱水炭化。